含復(fù)合添加劑的鋁酸鈣水泥結(jié)合鋁鎂質(zhì)澆注料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及耐火材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含復(fù)合添加劑的鋁酸鈣水泥結(jié)合鋁 鎂質(zhì)澆注料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 不定形耐火材料是指由骨料、細(xì)粉、結(jié)合劑及添加劑組成的混合物，以散料為交貨 狀態(tài)直接使用。以澆注料為代表的不定形耐火材料具有工藝流程短、生產(chǎn)能耗及成本低、 適用范圍廣泛等優(yōu)勢(shì)。2012年中國(guó)不定形耐火材料在耐火材料總產(chǎn)量中的比重首次突破 40 %，但與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比，中國(guó)不定形耐火材料的比重還較低，其目標(biāo)是在2020年達(dá) 到 60 % 〇
[0003] 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)對(duì)高品質(zhì)鋼鐵材料特別是潔凈鋼的需求不斷增長(zhǎng)，耐火材料的工作 條件越來(lái)越惡劣，并且有色金屬冶煉新工藝和設(shè)備的發(fā)展，水泥工業(yè)窯爐的環(huán)保要求和垃 圾焚燒爐的快速發(fā)展，都對(duì)耐火材料的性能要求越來(lái)越高，對(duì)耐火材料的發(fā)展提出了新的 挑戰(zhàn)。鋁鎂質(zhì)澆注料是以氧化鋁和氧化鎂為主要成分的不定形耐火材料，其用量較大，也 是被研宄最多的澆注料之一。與剛玉-尖晶石澆注料相比，鋁鎂質(zhì)澆注料具有更為優(yōu)良的 抗渣滲透性和抗熱震性，被更為廣泛地應(yīng)用于鋼包內(nèi)襯和RH精煉爐。鋁酸鈣水泥結(jié)合的 鋁鎂質(zhì)澆注料會(huì)在高溫下形成尖晶石、二鋁酸鈣CA 2和六鋁酸鈣CA6，其反應(yīng)分別伴有8%、 13. 6 %和3. 01 %的體積膨脹，因此，鋁鎂質(zhì)澆注料在使用過(guò)程中將會(huì)產(chǎn)生體積變化。如果能 控制其永久線變化率為1-2%則可以閉合裂紋和接縫，但是過(guò)大的膨脹將導(dǎo)致鋼包發(fā)生拱 起。
[0004] 目前，鋁鎂澆注料中常用的結(jié)合系統(tǒng)主要是由水合結(jié)合劑和微粉組成的，其中，鋁 酸鈣水泥是最常用的水合結(jié)合劑。但是水泥用量較高，傳統(tǒng)水泥結(jié)合的澆注料具有的氣孔 率高、結(jié)構(gòu)疏松、強(qiáng)度低等缺點(diǎn)。由于加入微粉（主要是硅微粉和Ct-Al 2O3微粉）后，澆注 料的施工性能和使用性能有很大改善，尤其是強(qiáng)度的變化，因此，微粉的性能及其加入后對(duì) 耐火材料各類性能的影響，是近年來(lái)耐火材料工作者關(guān)注的重點(diǎn)之一。另一方面，選用合適 的添加劑，能夠促進(jìn)燒結(jié)和優(yōu)化材料的性能，是開(kāi)發(fā)新型高性能耐火材料的重要途徑。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)中，申請(qǐng)?zhí)枮?01310035589. 4的中國(guó)專利文獻(xiàn)報(bào)道了一種含碳酸鈣微 粉的鋁酸鈣水泥結(jié)合剛玉質(zhì)澆注料及其制備方法，所述澆注料包括板狀剛玉質(zhì)的骨料和細(xì) 粉、活性氧化鋁微粉、鋁酸鈣水泥、碳酸鈣微粉和減水劑。但是，該含碳酸鈣微粉的鋁酸鈣水 泥結(jié)合剛玉質(zhì)澆注料的強(qiáng)度較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種一種含復(fù)合添加劑的鋁酸鈣水泥結(jié)合鋁鎂 質(zhì)澆注料及其制備方法，該澆注料具有較高的強(qiáng)度，成本較低。
[0007] 有鑒于此，本發(fā)明提供了一種含復(fù)合添加劑的鋁酸鈣水泥結(jié)合鋁鎂質(zhì)澆注料的制 備方法，包括以下步驟：將67-85重量份的板狀剛玉顆粒、0-7重量份的板狀剛玉細(xì)粉、3-10 重量份的活性氧化鋁微粉、3-9重量份的鎂砂細(xì)粉、2-8重量份的鋁酸鈣水泥、1重量份的硅 微粉、0. 1-10重量份的二氧化鈦/勃姆石微粉復(fù)合添加劑、減水劑和水混合，攪拌后振動(dòng)成 型，在溫度為20-50°C、相對(duì)濕度為80-100%的條件下養(yǎng)護(hù)20-30小時(shí)，升溫至100-150°C保 溫12-36小時(shí)，得到鋁酸鈣水泥結(jié)合鋁鎂質(zhì)澆注料。
[0008] 優(yōu)選的，所述板狀剛玉顆粒、板狀剛玉細(xì)粉、活性氧化鋁微粉、鎂砂細(xì)粉、鋁酸鈣 水泥、硅微粉和二氧化鈦/勃姆石微粉復(fù)合添加劑的總和與所述減水劑的重量比為100 : 0. 05-0. 25〇
[0009] 優(yōu)選的，所述板狀剛玉顆粒、板狀剛玉細(xì)粉、活性氧化鋁微粉、鎂砂細(xì)粉、鋁酸鈣水 泥、硅微粉、二氧化鈦/勃姆石微粉復(fù)合添加劑和減水劑的總和與水的重量比為100 :4-6。 [0010] 優(yōu)選的，所述板狀剛玉顆粒的顆粒級(jí)配為：
[0011] 6_3mm板狀剛玉顆粒為24-28重量份；
[0012] 3_lmm板狀剛玉顆粒為6_9重量份；
[0013] l-〇. 5mm板狀剛玉顆粒為18-21重量份；
[0014] 0· 6-0· 2mm板狀剛玉顆粒為6-10重量份；
[0015] 0· 2-0mm板狀剛玉顆粒為13-17重量份。
[0016] 優(yōu)選的，所述板狀剛玉細(xì)粉的粒度為320-330目。
[0017] 優(yōu)選的，所述活性氧化鋁微粉的純度多99. 5%，粒度為1-10 μm。
[0018] 優(yōu)選的，所述鎂砂細(xì)粉的純度彡94%，粒度小于180目。
[0019] 優(yōu)選的，所述硅微粉的純度彡94%，粒度< 2. 5 μ m。
[0020] 優(yōu)選的，所述二氧化鈦/勃姆石微粉復(fù)合添加劑按照如下方法制備：將重量比為 30-50 :50-70的二氧化鈦和勃姆石混合，研磨至粒度彡25 μ m，且d5Q< 10 μ m，得到二氧化 鈦/勃姆石微粉復(fù)合添加劑。
[0021] 相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種含復(fù)合添加劑的鋁酸鈣水泥結(jié)合鋁鎂質(zhì)澆注料，由以 下原料制備：67-85重量份的板狀剛玉顆粒、0-7重量份的板狀剛玉細(xì)粉、3-10重量份的 活性氧化鋁微粉、3-9重量份的鎂砂細(xì)粉、2-8重量份的鋁酸鈣水泥、1重量份的硅微粉、 〇. 1-10重量份的二氧化鈦/勃姆石微粉復(fù)合添加劑、減水劑和水。
[0022] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供了一種含復(fù)合添加劑的鋁酸鈣水泥結(jié)合鋁鎂質(zhì)澆 注料及其制備方法，以鋁酸鈣水泥作為結(jié)合劑，板狀剛玉，活性氧化鋁和鎂砂為主要組分， 以二氧化鈦/勃姆石微粉作為復(fù)合添加劑，制備得到高強(qiáng)度的鋁酸鈣水泥結(jié)合鋁鎂質(zhì)澆注 料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明結(jié)合二氧化鈦促進(jìn)燒結(jié)和勃姆石在高溫下轉(zhuǎn)化為高活性氧化 鋁的特性，使得鋁鎂質(zhì)澆注料的強(qiáng)度大幅度提高。因此，本發(fā)明鋁酸鈣水泥結(jié)合鋁鎂質(zhì)澆注 料強(qiáng)度高，具有優(yōu)良的抗渣滲透性和抗熱震性，能夠廣泛地應(yīng)用于鋼包內(nèi)襯和RH精煉爐。 此外，本發(fā)明采用的添加劑原料來(lái)源廣泛，成本低，利于工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是 應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求的 限制。
[0024] 本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種含復(fù)合添加劑的鋁酸鈣水泥結(jié)合鋁鎂質(zhì)澆注料的制備 方法，包括以下步驟：將67-85重量份的板狀剛玉顆粒、0-7重量份的板狀剛玉細(xì)粉、3-10 重量份的活性氧化鋁微粉、3-9重量份的鎂砂細(xì)粉、2-8重量份的鋁酸鈣水泥、1重量份的硅 微粉、0. 1-10重量份的二氧化鈦/勃姆石微粉復(fù)合添加劑、減水劑和水混合，攪拌后振動(dòng)成 型，在溫度為20-50°C、相對(duì)濕度為80-100%的條件下養(yǎng)護(hù)20-30小時(shí)，升溫至100-150°C保 溫12-36小時(shí)，得到鋁酸鈣水泥結(jié)合鋁鎂質(zhì)澆注料。
[0025] 對(duì)于鋁酸鈣水泥結(jié)合鋁鎂質(zhì)澆注料，其主要的原位反應(yīng)是生成鎂鋁尖晶石和六鋁 酸鈣。本發(fā)明通過(guò)調(diào)控尖晶石六鋁酸鈣的形成和形貌來(lái)優(yōu)化設(shè)計(jì)鋁酸鈣水泥結(jié)合鋁鎂質(zhì)澆 注料。首先，作為礦化劑，添加 TiO2能夠促進(jìn)尖晶石的形成；TiO 2與氧化鋁形成固溶體，將 產(chǎn)生離子空位等晶格缺陷；并且其也可作為形核劑，進(jìn)一步加速六鋁酸鈣的形成。第二，勃 姆石是由γ-AlO O H組成的礦物，其化學(xué)穩(wěn)定性好，具有一定的吸附性。由勃姆石經(jīng)快速 分解可制備P -Al2O3微粉，而P -Al 203水化反應(yīng)后形成Al (OH) 3和勃姆石溶膠，可以起到膠 結(jié)和硬化作用。，具有使用溫度高、強(qiáng)度大、體積穩(wěn)定性好、耐侵蝕等優(yōu)點(diǎn)。并且，P-Al 2O3不 會(huì)產(chǎn)生純鋁酸鈣水泥所造成的那些不良影響。
[0026] 作為優(yōu)選方案，所述板狀剛玉顆粒優(yōu)選為70-79重量份，更優(yōu)選為73-77重量份； 板狀剛玉細(xì)粉優(yōu)選為1-5重量份；活性氧化鋁微粉優(yōu)選為5-9重量份；鎂砂細(xì)粉優(yōu)選為4-8 重量份，更優(yōu)選為6重量份；鋁酸鈣水泥優(yōu)選為3-7重量份，更優(yōu)選為6重量份；二氧化鈦 /勃姆石微粉復(fù)合添加劑優(yōu)選為2-6重量份，更優(yōu)選為2. 5-5重量份。在鋁酸鈣水泥結(jié)合 鋁鎂質(zhì)澆注料制備過(guò)程中，養(yǎng)護(hù)的溫度優(yōu)選為20-40°C，更優(yōu)選為25°C ;養(yǎng)護(hù)的濕度優(yōu)選為 90-100%，更優(yōu)選為100%;養(yǎng)護(hù)時(shí)間優(yōu)選為22~28小時(shí)，更優(yōu)選為24小時(shí)；養(yǎng)護(hù)后升溫的 溫度優(yōu)選為110-140°C，更優(yōu)選為110-130°C ;保溫時(shí)間優(yōu)選為15-30小時(shí)，更優(yōu)選為18-25 小時(shí)，更優(yōu)選為24小時(shí)。
[0027] 作為優(yōu)選方案，所述板狀剛玉顆粒、板狀剛玉細(xì)粉、活性氧化鋁微粉、鎂砂細(xì)粉、鋁 酸鈣水泥、硅微粉和二氧化鈦/勃姆石微粉復(fù)合添加劑的總和與所述減水劑的重量比優(yōu)選 為100 :0. 05-0. 25。更優(yōu)選為100 :0. 1-0. 2。即，減水劑優(yōu)選為板狀剛玉顆粒、板狀剛玉細(xì) 粉、活性氧化鋁微粉、鎂砂細(xì)粉、鋁酸鈣水泥、硅微粉和二氧化鈦/勃姆石微粉復(fù)合添加劑 重量總和的0. 05-0. 25wt %，更優(yōu)選為0. 1-0. 2wt %。
[0028] 所述板狀剛玉顆粒、板狀剛玉細(xì)粉、活性氧化鋁微粉、鎂砂細(xì)粉、鋁酸鈣水泥、硅微 粉、二氧化鈦/勃姆石微粉復(fù)合添加劑和減水劑的總和與與水的重量比優(yōu)選為100 :4_6。
[0029] 作為優(yōu)選方案，所述板狀剛玉顆粒的顆粒級(jí)配為：
[0030] 6-3mm板狀剛玉顆粒為24-28重量份；
[0031] 3_lmm板狀剛玉顆粒為6-9重量份；
[0032] l-〇. 5mm板狀剛玉顆粒為18-21重量份；
[0033] 0· 6-0. 2mm板狀剛玉顆粒為6-10重量份；
[0034] 0· 2-0mm板狀剛玉顆粒為13-17重量份。
[0035] 更優(yōu)選的，所述板狀剛玉顆粒的顆粒級(jí)配為：
[0036] 6-3mm板狀剛玉顆粒為24-26重量份；
[0037] 3-lmm板狀剛玉顆粒為6-8重量份；
[0038] l-〇. 5mm板狀剛玉顆粒為18-20重量份；
[0039] 0. 6-0. 2mm板狀剛玉顆粒為6-8重量份；
[0040